天津市主要海洋災害及成因簡析＊

翟偉康，徐文斌，譚 論

（國家海洋信息中心 天津 300171）

天津市主要海洋災害及成因簡析＊

翟偉康，徐文斌，譚 論

（國家海洋信息中心 天津 300171）

天津市附近海域的主要海洋災害有風暴潮、赤潮、海冰和地面沉降等幾種類型。文章從天津市主要的海洋災害及其影響入手，分析了天津市海洋災害的特點，并從天津市的地理位置、地質、氣候以及人為因素等方面，綜合分析了風暴潮、赤潮、地面沉降和海冰等災害的形成因素，并提出防災減災的建議。

海洋災害；風暴潮；赤潮；海冰；地面沉降；成因

天津市位于渤海灣西部頂端，由于其地理位置、地質以及地形地貌的特殊性，天津市沿海風暴潮暴發頻繁，同時伴隨著赤潮和海平面相對上升等海洋災害的影響，近岸海域海洋生態環境面臨著較大威脅。隨著濱海新區建設和海洋經濟活動的廣泛展開，海洋災害造成的損失也日趨嚴重。因此，有必要探討天津市海洋災害的類型和特點，分析海洋災害形成原因，以期能為天津市海洋防災、減災提供參考。

1 海洋災害及其影響

天津市海域主要的海洋災害有風暴潮、赤潮、海冰和地面沉降等。

1.1 風暴潮

風暴潮是由臺風或溫帶氣旋和冷鋒的強風作用及氣壓驟變等強烈的天氣系統引起的海面異常升降釀成的。天津沿海是世界上風暴潮最頻繁暴發區和最嚴重的區域之一，風暴潮災害一年四季均有發生。夏季（主要是8月和9月）有臺風風暴潮災害發生，春季、秋季和冬季均有災害性溫帶風暴潮發生，尤其是2月、4月、10月和11月的溫帶風暴潮過程較為嚴重［1］。

風暴潮是天津市海洋災害最嚴重的災害之一。風暴潮的爆發，掀起抗風巨浪摧毀海上船只和作業平臺，破壞鹽田和房屋，嚴重影響濱海新區經濟乃至部分市區居民生活和生命財產的安全。據統計［2－3］，自新中國成立以來，天津市沿海發生了數十次風暴潮災害，其中以1992年風暴潮最為嚴重，風暴增水達172 cm，本次風暴潮造成的直接經濟損失近4億元人民幣，另外，2003年、2005年和2009年風暴潮災害影響也較大（表1），造成的經濟損失分別達1.2億元和2.49億元，且引起人員死亡（或失蹤）［4］。

表1 天津市風暴潮災害發生情況表（1980—2009年）

1.2 赤潮災害

赤潮是海洋中某一種或多種海洋浮游生物在一定環境條件下暴發性增殖或聚集而引起的一種能使局部海域水體改變顏色的有害生態異?，F象。天津市海域赤潮事件開始于1977年，自此之后，天津市共發生赤潮事件數十起，尤其是近些年，赤潮事件暴發較為頻繁，覆蓋面積也較大。據統計［4－5］，從2005—2009年，共發生10次赤潮事件（圖1），平均每年發生兩次，累計面積約2 130 km2，其中，2009年發生兩次赤潮，累計面積超過1 000 km2，其次2006年發生3次赤潮事件，累計面積約840 km2，2008年赤潮發生次數和面積均最少，僅發生一次，累計面積約30 km2。赤潮發生時，海水水質惡化、溶解氧含量急劇下降，營養鹽含量、有害物質及毒素增加，海洋經濟生物大量死亡，生態平衡失調。

圖1 主要赤潮事件發生的次數及覆蓋面積（2005－2009年）

1.3 海冰災害

海冰是海水在一定天氣條件下大面積凍結而形成的。歷史上天津市海域發生過多次海冰災害，給沿海海域經濟活動帶來災難，不過由于在全球氣候變暖背景下，天津冬季氣溫不斷升高，海冰冰情有逐年減輕的趨勢［6］。

據統計，歷史上渤海冰清嚴重的年份有1936年、1947年、1957年、1969年、1977年、2001年和2010年［4，7］，其中最為嚴重的為1969年冬季，整個渤海幾乎全被1 m多厚的海冰所覆蓋，給天津市交通運輸、石油開采和水產養殖帶來巨大損失。據不完全統計，1969年2月5日—3月6日期間，進出天津港123艘客貨輪中，有7艘被海冰推移擱淺；19艘被冰夾住不能航行，隨冰飄逸；25艘在破冰船接救下始得近港；“若島丸”等5艘萬噸貨輪，在航行中螺旋槳被冰碰壞；還有兩艘分別被冰擠壓得船體變形和貨艙進水。位于渤海灣的海上石油探井封井，“海一井”平臺支座的拉筋全部被冰割斷，“海二井”石油平臺被冰推倒海中，位于天津港碼頭橫堤口附近的觀測平臺也被海冰推倒。

1.4 地面沉降

地面沉降是一種由多種因素變化引發的地表海拔高度緩緩降低的現象。1950年以來，由于嚴重超采地下水，天津市沿海地區普遍發生地面沉降，并形成了塘沽區、漢沽區和大港區等沉降漏斗。據統計，塘沽區自1959—2006年沉降中心最大累積沉降量分別達到3.25 m，漢沽區自1957—2006年最大沉降值達3.11 m，使得地面標高降低，防護堤高度相對降低，風暴潮災害發生風險加大，破壞程度加重。地面沉降已經成為天津濱海地區日益加重的地質災害之一。

2 海洋災害特點

從天津市海洋災害的分析中可以看出，天津市海洋災害具有發生頻繁和災害形成因素復雜等特點。

2.1 海洋災害發生頻繁

天津市海洋災害暴發頻繁，主要表現為突發性較強的風暴潮和赤潮等。據統計，自2005—2009年天津市海域共發生10次赤潮，平均每年發生2次，其中2006年和2007年赤潮發生次數最多，每年發生3次。風暴潮災害發生的次數增加也較明顯，據統計［4］，2007年溫帶風暴潮增水超過50 cm的有44次，其中達到或超過100 cm的有4次；2008年天津海域超過50 cm的風暴增水共51次，其中超過100 cm的風暴增水5次。不過由于防范及時以及強度小，沒有造成太大破壞。

2.2 海洋災害形成因素復雜

海洋災害的成因是多方面的，一種海洋災害通常是由多種致災因素相互疊加而引起，同時由于區域獨特的地理環境，災害鏈的延續性比較強，一個災害事件又常伴隨一系列次生災害發生。例如，風暴潮災害，由于地面沉降，導致風暴潮災害的加劇。

3 海洋災害成因

天津市海洋災害形成因素較為復雜，各種災害的發生都是多種因素共同作用的結果，根據其致災因子，主要表現為地理位置、氣象和地質等自然因素以及人為因素。

3.1 風暴潮災害形成因素

3.1.1 地理因素

天津市海域位于渤海灣的頂端，而渤海灣呈口袋狀，海岸線近似為“Ω”型［8］，是深入大陸的半封閉淺海，海底坡度在1/2 000左右，這種海岸地形使風暴潮能量容易聚集，非常有利于風暴潮的發展。另外，天津市濱海地區屬于沿海低平原，地面坡度平緩，平原高程一般較低，平均2～3 m（大沽基面，以下同），沿岸海堤4～5 m，因而，容易受到風暴潮侵襲，使災情加重。

3.1.2 氣象因素

天津所處海域冷、暖空氣活動頻繁，春、秋季節多溫帶氣旋過境；在盛夏和初秋，北上熱帶氣旋或臺風往往又影響本區。受這兩種天氣系統產生的持續偏東風的作用，在渤海灣這一超淺海域內極易形成1 m以上的風暴增水，導致天津市沿海風暴潮災害的發生。如果風暴潮高峰時正和天文大潮相遇，兩者的潮勢疊加就會使水位暴漲，導致特大風暴潮災害的發生［9］。

3.1.3 地面沉降因素

地面沉降不僅使沿海地面標高損失，而且導致海平面相應升高，同時，地面沉降降低了海堤的防潮能力和河道的泄洪、排澇能力，加大了災害性高潮水位的出現幾率和災害強度。近些年來，所發生的特大風暴潮，潮高均超過了現有海堤工程的最大高度，致使潮水上岸，深入內陸，給濱海新區造成巨大的經濟損失甚至人員傷亡。

3.2 赤潮災害形成因素

赤潮是一種復雜的生態異?，F象，其發生機理比較復雜，主要形成因素有以下幾方面。

3.2.1 海水化學成分

隨著濱海新區經濟的迅速發展和人口的增加，工業廢水、生活污水和攜有大量陸源污染物質的地表徑流排入海洋，海水中大量氮和磷等微量元素和有機營養物質的增加，導致海水富營養化，為赤潮生物快速生長繁殖提供了充足的物質基礎。另外，海水鹽度變化也是促使赤潮發生的因素之一［7，10－11］。

3.2.2 水文因素

渤海灣為內海海灣，水體流動較弱，波浪和潮差小，自身水體交換緩慢。隨著天津濱海新區被國務院納入國家發展規劃，天津近岸海域圍填海規?？涨?，導致海水動力條件減弱，自身納污凈化能力降低，為赤潮的發生提供了必要的水文環境。另外，天津市附近海域由于徑流、海流的交匯作用，可使深層較冷但富含營養物質的海水輸向表層，為赤潮生物的生長和繁殖提供了物質基礎［12］。

3.2.3 氣象因素

海水溫度是赤潮發生的重要環境因子，20℃～30℃為赤潮發生的適宜溫度范圍［7］。而天津市近海表層水溫的年平均水溫為13.5℃，其中，1月和2月最低而穩定，平均在0℃左右；從3月起，水溫很快回升，3—6月平均每月升高6℃；7月和8月較穩定，平均在27℃上下；9—12月又以每月平均7℃下降。因此天津市海域的赤潮多發生在5—10月，7月和8月是赤潮的頻發期。

總之，渤海特殊的天文和氣候氣象條件是赤潮發生的主要因素，人類不合理的生產、排污活動則為赤潮生物的暴發提供了充足的營養物質。在有赤潮生物存在的海域，在高溫、悶熱和無風的條件下，當營養物質，海水理化性質和局部水文氣象條件耦合到一個合適的闕值時，赤潮生物便開始暴發性繁殖和聚集，導致赤潮災害的發生。

3.3 海冰災害主要形成因素

天津市海域海冰災害的形成完全歸因于氣象因素。

3.3.1 寒流侵襲

我國地處歐亞大陸的東邊緣，渤海又是伸入陸地的淺海，海岸附近灘涂寬闊、水淺、鹽度低，水溫受陸地影響顯著，且每年冬季都受西伯利亞寒冷空氣的侵襲，且入侵所造成的長時間的持續偏低氣溫，導致渤海近岸海域出現局部甚至大范圍的嚴重冰封，造成海冰災害。3.3.2 大量的降雪

大量降雪對海面上的冰情也能產生明顯影響。大量降雪有助于冰封的形成，雪降到海水中能促使水溫迅速降低并增加凝結核，使結冰容易降到溫度接近冰點海水中的雪，可以不被融化而直接形成“糊狀冰”或“粘冰”；降到冰面上的雪，能促使海冰厚度的增加，使冰情進一步加重。冰面上的雪，能夠使海冰減少對太陽輻射的吸收，從而增加海冰的厚度，延緩海冰的融化過程。

3.4 地面沉降主要形成因素

地面沉降的成因來自自然因素和人為因素兩個方面。

3.4.1 自然因素

天津市屬于華北平原的一部分，是華北拗陷帶Ⅱ級構造單元，地殼運動以持續下沉為主。由于晚新生代以來沉積了巨厚的松散地層。地層壓縮變形是造成天津市地面沉降的主要地質因素。

3.4.2 人為因素

人類活動加速了地面沉降過程。首先是全球背景下的氣候變暖和海平面上升，使沿海地區的地面相對降低；其次，大量開采地下資源加劇了地面沉降，也是天津市地面沉降的主要因素。

（1）地下水開采。長期過量開采地下水是天津市地面沉降的主要因素。大量開采地下水，含水層的水頭降低，上下隔水層中的孔隙水壓力較高，使黏性土隔水層的水壓力與含水層中的水壓力的平衡狀態被打破，在上覆土體壓力不變甚至增大的情況下，黏土層的有效應力加大，地層受到壓縮，孔隙體積減小，地面產生沉降。

（2）油氣開采。在油氣田區，開采油氣資源也會引起地面沉降。根據大港油田的有關資料，2 500 m以下普遍出現了欠壓密地層。當油氣開發后，必將使流體壓力降低，固體顆粒有效應力增加，使泥巖進一步固結壓密，從而引起地面沉降。因此，石油天然氣的開采也是引起油氣田區地面沉降的因素之一。

4 結論與建議

天津市主要海洋災害有風暴潮、赤潮、海冰和地面沉降等。海洋災害形成原因是多方面的，包括自然因素和人為因素。自然因素主要是地理位置、地質和氣候等；人為因素是人類在開發利用自然資源過程中的負面因素，主要包括近岸海洋工程、圍海造地和海洋污染等。建議在海洋開發活動中一定要遵循自然規律，科學合理地開發和管理，整合海洋功能區劃和環境功能區劃，協調相互之間的關系，最大限度地減少其負面影響。另外，盡管目前天津市對海洋災害的預報、監測和預警手段比較成熟，但人們對海洋災害的意識還較缺乏。因此，建議加強海洋災害的宣傳教育，使人們具有防御災害的意識。

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“908”專項——天津市海洋資源環境可持續利用綜合評價（908－TJ－17）.